Bakterien - Aufbau, Ernährung, Vermehrung & Unterscheidung

Aufbau

Bakterien sind mit ca. $3{,}5\, Milliarden$ Jahren die älteste Form des Lebens auf der Erde. Sie befinden sich nicht nur im Wasser, in der Luft und im Boden, sondern auch in und auf unserem Körper (zum Beispiel im Darm oder auf der Haut). Ausserdem ist die Bakterienzelle viel kleiner als die menschliche Zelle. Die Zelle der Bakterien besteht aus einem wässrigen Zellplasma, das von mindestens einer Zellmembran umgeben ist und von einer Zellwand stabilisiert wird. Im Gegensatz zu anderen Zellen befindet sich das genetische Material nicht im Zellkern, sondern frei im Zellplasma selbst. Die Form der meisten Bakterien ist fadenförmig, welche sich um die eigene Achse drehen kann und sich dadurch auch fortbewegen.

1. Zellplasma

2. DNA

3. Schleimhülle

4. Zellmembran

5. Zellwand

6. Flagellum / Geisseln

7. Plasmid

8. Ribosome

9. Pili

Ernährung

Bakterien zählen zu den Destruenten (Zersetzter) und ernähren sich hauptsächlich von der Biomasse anderer Lebewesen. Unverdaute Nährstoffe können nicht durch die Zellmembran ins Innere der Bakterien gelangen. Um die Nährstoffe aufnehmen zu können, scheiden Bakterien Verdauungsenzyme aus, diese wandeln Nährstoffe in Bausteine um, die durch die Zellmembran gelangen können. Im Inneren der Bakterienzelle können die umgewandelten Nährstoffe dann als Energiequelle oder Baustoff genutzt werden.

Hinweis: Bakterien reagieren auf Umweltreize und gelangen mit bestimmten Drehbewegungen zur Nahrungsquelle. Aufgrund der ausgezeichneten Anatomie können sie genügend Sauerstoff und Nährstoffe zu sich nehmen und gleichzeitig Kohlenstoffdioxid und Abfallstoffe abgeben.

Vermehrung

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Die Vermehrung der Bakterien findet mit der Zellteilung statt:

Genetisches Material verdoppelt sich.
Das Material teilt sich in zwei gleich grosse Hälften.
Querwand entsteht und trennt die beiden Hälften.
Es entstehen zwei Bakterienzellen.

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Die beiden Hälften wachsen wieder zu je einer Zelle heran und teilen sich dann wieder. Es wird kein Geschlechtspartner benötigt, weshalb dieser Vorgang auch ungeschlechtliche Fortpflanzung genannt wird. Bei guter Nährstoffversorgung können sich Bakterien ca. alle 20 Minuten teilen.

Hinweis: Alle Bakterienzellen haben das gleiche genetische Material.

Unterscheidung von Bakterien

Bakterien können in nützliche und gefährliche Bakterien für den Menschen unterschieden werden, wobei die meisten ungefährlich sind. Zum Beispiel schützen nützliche Bakterien auf unserer Haut die Ansiedlung von bösartigen Bakterien. Bei der Verdauung im Darm spielen die guten Bakterien auch eine wesentliche Rolle (zum Beispiel Escherichia coli). Doch es gibt auch gefährliche Bakterien, die zum Beispiel durch Verletzung in unseren Körper eindringen und sich im Gewebe vermehren können, was dann als bakterielle Infektion bezeichnet wird.

Krankheitserreger

Salmonellen

Diese Bakterien befindet sich zum Beispiel in Geflügel oder Hühnereiern und sterben erst bei Temperaturen über $70\,°C$ ab. Es ist deshalb wichtig, die Lebensmittel vor dem Verzehr gut zu kochen, denn die Bakterien können die eigentlich desinfizierende Magensäure überleben und in den Dünndarm gelangen, was zu einem Brech-Durchfall führt.

Hinweis: Bei Kleinkindern und älteren Menschen kann diese Infektion lebensgefährlich werden.

Borrelien

Das Bakterium Borrelia burgdorferi wird durch infizierte Zecken übertragen. Wird der Zeckenstich nicht entdeckt, vermehren sich die Bakterien. Die Symptome reichen von Kopfschmerzen bis zu Gelenkschmerzen und bei nicht Erkennung kann es zu langanhaltenden Schäden in den Nerven und Gelenken kommen.

Tetanus

Im Boden lebt das Bakterium Clostridium tetani, welches durch Verletzungen in den Körper eindringen kann und dort zu einem Wundstarrkrampf (Tetanus) führt, was schlussendlich die Nervenzellen angreift und lebensbedrohlich sein kann.

Bakterienformen

Bakterien können verschiedene Formen haben:

Biologie; Immunsystem; 1. Sek / Bez / Real; Bakterien - Aufbau, Ernährung, Vermehrung & Unterscheidung — 1. Kokken, 2. Stäbchen, 3. Spiralen, 4. Anhängsel

Antibiotika

Heutzutage gibt es wirksame Antibiotika und Impfungen gegen bakterielle Infektionen.

Ein bekanntes Antibiotikum ist Penicillin: $1928$ führte Alexander Fleming ein Experiment mit Bakterien durch. Fleming pflanzte Bakterien auf Nährböden in Petrischalen und entdeckte, dass die Schale durch eine bestimmte Art Schimmelpilz (Penicillium notatum) befallen war. Er bemerkte, dass um den Pilzen herum sich keine Bakterien befanden. Somit wurde das erste Antibiotikum Penicillin entdeckt.

Hinweis: Antibiotika verhindern das Wachstum von Bakterien und sind können dadurch den menschlichen Körper vor einer Bakterieninfektion schützen.

Das Lymphsystem und Bakterien

Das Lymphsystem mit den Lymphgefässen ist, wie der Blutkreislauf, ein wichtiges Transportsystem im Körper, welches auch Krankheitserreger, wie Bakterien entsorgt. Um das Eindringen unerwünschter Bakterien zu verhindern, hat der Körper zwar mehrere Schutzbarrieren entwickelt, sollten Bakterien trotz der Schutzbarrieren in den intrazellulären Bereich des Körpers eindringen, gelangen sie oft mit der Lymphe zu den Lymphknoten. Spezialisierte Zellen des Immunsystems (Lymphocyten), die Antikörpermoleküle gegen die Erreger produzieren, werden dann über das Blut und die Lymphe im Körper verteilt. Die sogenannten T-Killerzellen (cytotoxische T-Zellen) können sogar in infiziertes Gewebe eindringen und dort infizierte Körperzellen zerstören.